一种新型生物质胶凝材料及其生物质胶凝板的制备方法与流程

本发明属于复合建筑装饰材料领域，具体涉及到一种新型生物质胶凝材料及其生物质胶凝板的制备方法。

背景技术：

传统的建筑装饰板材一般有两大类，一类是无机胶凝材料，如由石膏、硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥制得的，一类是有机胶凝材料(如脲醛树脂和其它树脂)结合植物纤维压制而成的。

现有的建筑装饰板材主要有纸面石膏板、水泥类板材、普通胶合板、纤维板、刨花板、秸秆板等，而这些板材在不同程度上存在以下技术缺陷：

(1)纸面石膏板是在建筑石膏中加入少量胶粘剂、纤维、泡沫剂等物质，与水拌和后连续浇注在两层护面纸之间，再经辊压、凝固、切割、干燥而成，其耐水性差，潮湿情况下易粉化、霉变，只适合于室内使用。

(2)水泥类板材是由混合材料制成的板材，容重大，而且无法大量再利用工农业废料。

(3)普通的胶合板、纤维板、刨花板中仍然有游离甲醛、有机挥发物的存在，用于室内装饰存在不利健康的因素，并且防火等级达不到a级。

(4)秸秆板可以大量消耗农业废料，但是其含有的粘合剂也存在游离甲醛、有机挥发物。

因此，研发一种综合性能优异的并能大量利用工农业废料的建筑装饰材料成为本领域技术人员致力于研究的方向。

技术实现要素：

针对上述技术问题的缺陷，本发明提供一种新型生物质胶凝材料及其生物质胶凝板的制备方法，该发明技术方案具有抗弯强度大、容重小、耐水、耐火、工业和农业废料同时大量利用等特点，可以有效的解决传统技术方案的问题缺陷。

具体技术方案如下：

一种新型生物质胶凝材料，其原料按重量份配比为：氧化镁粉100份，矿渣粉15～25份，al2o3填料6～7份，秸秆、木屑、竹屑或稻壳粉50～70份，柠檬酸0.2～1份，复合磷酸盐0.5～1份，复合硫酸盐45～60份，水溶性高分子助剂1～2份，水50-60份。

较佳的，所述生物质胶凝材料的原料按重量份配比为：氧化镁粉100份，矿渣粉20份，al2o3填料6.5份，木屑70份，柠檬酸0.5份，复合磷酸盐0.5份，复合硫酸盐50份，水溶性高分子助剂1.5份，水50份。

较佳的，所述的复合磷酸盐为磷酸二氢钙、磷酸三钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的任意一种或两种以上的组合；所述的复合硫酸盐为硫酸钙、硫酸铝、硫酸镁、硫酸亚铁中的任意一种或两种以上的组合；所述的水溶性高分子助剂为丙烯酸、聚氨酯、偏氯乙烯中的任意一种或两种以上的组合。

该生物质胶凝板的制备方法包括以下步骤：

步骤s1、将生物质胶凝材料的原料混合在一起，然后加入水进行搅拌至均匀配成半干半干混合料浆；在该步骤中进行搅拌时，搅拌时间根据料浆特性不同，控制在12～18分钟内，料浆搅拌温度控制在10℃～25℃之间。

步骤s2、用压制方法将半干半干混合料浆压制成型，即制成本发明的生物质胶凝板；

其中，水与氧化镁粉的重量份数比为(50～60)∶(90～110)。

较佳的，上述生物质胶凝板的制备方法，其中，所述生物质胶凝板的厚度为6mm～10mm时，板面压强0.55mpa；厚度为10mm～15mm时，板面压强1.09mpa；厚度为15～18mm时，板面压强2.60mpa。

本发明的生物质胶凝材料以及生物质胶凝板的制备方法所制得的生物质胶凝板具有如下优点：(1)防火等级达a1级，容重小，抗弯强度高；(2)自身具有弱碱性，仅依靠材料自身强大的胶凝能力形成生物质胶凝板，环保、健康、无甲醛或有机挥发物、不返卤、不腐蚀钢铁、耐水、耐火；(3)可大量利用工农业废料等优点，成为复合建筑装饰材料领域中的佼佼者。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明生物质胶凝板的制备方法流程图；

图2是本发明生物质胶凝材料的配比示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

本发明提供了一种生物质胶凝材料及其生物质胶凝板的制备方法，该发明技术方案具有抗弯强度大、容重小、耐水、耐火、环保等特点，可以有效的解决传统技术方案的问题缺陷。具体的，本实施方式内容如下所述：

如图1所示为本发明生物质胶凝材料的配比示意图，图1中，生物质胶凝材料的原料重量份配比为：氧化镁粉100份，矿渣粉或粉煤灰15～25份，al2o3填料6～7份，秸秆、木屑、竹屑或稻壳粉50～70份，柠檬酸0.2～1份，复合磷酸盐0.5～1份，复合硫酸盐45～60份，水溶性高分子助剂1～2份，水50～60份。

在本发明一个可选但非限制性的实施例中，优选的，生物质胶凝材料的原料重量份配比为：氧化镁粉100份，矿渣粉20份，al2o3填料6.5份，木屑70份，柠檬酸0.5份，复合磷酸盐0.5份，复合硫酸盐50份，水溶性高分子助剂1.5份，水50份。

其中，在本发明的技术方案中，氧化镁粉是由含碳酸镁(mgco3)的菱镁矿在700至800摄氏度煅烧出具有一定活性的粉末材料，可参与胶凝反应，起到将其他混合物料胶凝的作用，此为化学反应凝结，产生纯粹的无机物结构，也称作轻烧氧化镁。

矿渣粉是粒化高炉矿渣粉的简称，为一种优质的混凝土掺合料，由符合gb/t203标准的粒化高炉矿渣，经干燥、粉磨后，达到相当细度且符合相当活性指数的粉体。

粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：sio2、al2o3、feo、fe2o3、cao、tio2等。

复合磷酸盐和复合硫酸盐都为改性剂，均起到改性的作用。所述改性是指不同的改性剂会使相同材料的微观结构发生不同用途的变化，加速或减缓胶凝反应的速度，以适应制造环境的变化。

复合磷酸盐为磷酸二氢钙、磷酸三钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的任意一种或两种以上的组合，复合硫酸盐为硫酸钙、硫酸铝、硫酸镁、硫酸亚铁中的任意一种或两种以上的组合。上述的复合磷酸盐及复合硫酸盐不限于所列举的几种，具有相同或相似功能即可。

水溶性高分子助剂是添加剂，起到阻止水分通过生物质胶凝板的作用，以增加板材的防水性能，但允许气体水分子通过该生物质胶凝板。水溶性高分子助剂为丙烯酸、聚氨酯、偏氯乙烯中的任意一种或两种以上的组合。

鉴于上述生物质胶凝材料的配比方式，本发明还提供了一种生物质胶凝板的制备方法，具体的制备方法流程图，如图2所示：

步骤s1、将生物质胶凝材料的原料混合在一起，然后加入水进行搅拌至均匀配成半干混合料浆；在该步骤中进行搅拌时，搅拌时间根据料浆特性不同，控制在12～18分钟内，料浆搅拌温度控制在10℃～25℃之间。

步骤s2、用压制方法将半干混合料浆压制成型，即制成本发明的生物质胶凝板；

优选的，在本发明的实施例中，水与氧化镁粉的重量份数比为(50～60)∶100；

其中，压制方法的具体步骤为：选用不同厚度的模具，压制合适的时间，水化反应在压力下进行，放热升高至合适温度时，成型为相应厚度的板材。其中，生物质胶凝板的厚度为6～18毫米，优选为6～12毫米。根据所述生物质胶凝板的厚度的不同，压制的时间和温度要求也不同。具体的，当生物质胶凝板厚度为6mm～10mm时，板面压强0.55mpa，压制时间15～20min，温度为45～50℃；当厚度为10mm～15mm时，板面压强1.09mpa，压制时间20～25min，温度为50～60℃；当厚度为15～18mm时，板面压强2.60mpa，压制时间30min以上，温度为60～65℃。

下面将本发明的不同应用和技术参数的实现方式做出进一步的实施方式说明：

实施例1

一种生物质胶凝材料，包括如下重量份数的原料：氧化镁粉100份，矿渣粉20份，al2o3填料6.5份，竹屑30份，木屑40份，柠檬酸0.5份，复合磷酸盐0.5份，复合硫酸盐50份，丙烯酸1.5份。

将上述生物质胶凝材料的原料混合在一起，然后加入水(加入水的重量份数与氧化镁粉的重量份数比为50∶100)进行搅拌至均匀配成半干混合料浆，进行搅拌时，搅拌时间根据料浆特性不同，控制在12～18分钟内，料浆搅拌温度控制在10℃以上，25℃以下。所述半干混合料浆成型时，选用合适的压制模具，再将稠稀度合适的半干混合料浆加入，开启压机压制16分钟，保持板面压强0.55mpa，将半干混合料浆挤压升温至48℃时，成型成为相应厚度的板材。

将制得的板材脱模放入养护室，在30℃～40℃条件继续养护3～5天，保持湿度60％～70％。

按照实施例1制得的生物质胶凝板厚9mm，密度为1.2g/cm³，干态抗弯强度(按gb/t7019-2014《纤维水泥制品试验方法》检测，参照标准gb25970-2010《不燃无机复合板》)25.3mpa，湿态抗弯强度23.2mpa，抗弯强度软化系数为0.92。

实施例2：

一种生物质胶凝材料，包括如下重量份数的原料：氧化镁粉100份，矿渣粉20份，al2o3填料6.5份，秸秆短丝40份，竹粉30份，柠檬酸0.5份，复合磷酸盐0.5份，复合硫酸盐50份，丙烯酸1.5份。

将上述生物质胶凝材料的原料混合在一起，然后加入水(加入水的重量份数与氧化镁粉的重量份数比为50∶100)进行搅拌至均匀配成半干混合料浆，进行搅拌时，搅拌时间根据料浆特性不同，控制在12～18分钟内，料浆搅拌温度控制在10℃以上，25℃以下。所述半干混合料浆成型时，选用合适的压制模具，再将稠稀度合适的半干混合料浆加入，开启压机压制20分钟，保持板面压强1.09mpa，将半干混合料浆挤压升温至55℃时，成型成为相应厚度的板材。

将制得的板材脱模放入养护室，在30℃～40℃条件继续养护3～5天，保持湿度60％～70％。

按照实施例2制得的生物质胶凝板厚12mm，密度为1.2g/cm3，干态抗弯强度(按gb/t7019-2014《纤维水泥制品试验方法》检测，参照标准gb25970-2010《不燃无机复合板》)28.3mpa，湿态抗弯强度25.2mpa，抗弯强度软化系数为0.89。

实施例3：

一种生物质胶凝材料，包括如下重量份数的原料：氧化镁粉100份，矿渣粉20份，al2o3填料6.5份，木屑40份，稻壳粉30份，柠檬酸0.5份，复合磷酸盐0.5份，复合硫酸盐50份，丙烯酸1.5份。

将上述生物质胶凝材料的原料混合在一起，然后加入水(加入水的重量份数与氧化镁粉的重量份数比为60∶100)进行搅拌至均匀配成半干混合料浆，进行搅拌时，搅拌时间根据料浆特性不同，控制在12～18分钟内，料浆搅拌温度控制在10℃以上，25℃以下。所述半干混合料浆成型时，选用合适的压制模具，再将稠稀度合适的半干混合料浆加入，开启压机压制33分钟，保持板面压强2.60mpa，将半干混合料浆挤压升温至60℃时，成型成为相应厚度的板材。

将制得的板材脱模放入养护室，在30℃～40℃条件继续养护3～5天，保持湿度60％～70％。

按照实施例3制得的生物质胶凝板厚18mm，密度为1.2g/cm3，干态抗弯强度(按gb/t7019-2014《纤维水泥制品试验方法》检测，参照标准gb25970-2010《不燃无机复合板》)20.1mpa，湿态抗弯强度18.5mpa，抗弯强度软化系数为0.93。

通过对上述实施例1～3制得的生物质胶凝板的各种性能进行测试，并与纸面石膏板，硅酸盐水泥板或秸秆板进行对比，具体实验数值见下表所示：

通过上表可以看出：

1、按照本发明制备方法得到的生物质胶凝板的抗弯强度最高，泡水软化系数只有硅酸盐水泥板与其接近。具体而言，较纸面石膏板耐水性好，不燃性等级高；较硅酸盐水泥板密度小，碱性低；较秸秆板更环保，强度高。

2、按照本发明制备方法得到的生物质胶凝板绝无燃烧，按gb8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》检验，不燃性达到a1级。

3、按照本发明配方制备得到的生物质胶凝板还具备耐水性能，将其泡水三个月以上，无变形、开裂，强度未有明显降低，软化系数大于0.85，保证了建筑装饰使用寿命维持在五十年以上。

另外，本发明额外还具有如下效果：

1、本发明的生物质胶凝材料经sgs检测，不含甲醛、石棉、甲苯、二甲苯、氰化物、so3、so2、放射性核素等数十项污染物，无返碱，无氯离子即不返卤，应用紧固件时不生锈腐蚀。

2、按照本发明制备方法得到的生物质胶凝板的蓄热系数为2.20w/m·k左右，是非常好的反抗温度变化材料，同时又是微孔结构，对建筑围护结构中的温、湿度具有调节平衡作用，吸音防潮，用做居室装饰材料有较舒适的体感。

3、按照本发明制备方法得到的生物质胶凝板按gb/t20285-2006《材料产烟毒害性分级》测定，燃烧烟气浓度为100mg/h，生物麻醉性和刺激性检验达到安全(aq)级，具有很高的安全性。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。